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甲醇作为最简单的有机一元醇,与其他物质一样具有两面性,既是富氢高效有机燃料,又对人体具有极大危害。本论文首先采用激光Raman光谱方法,对甲醇的能级结构进行了研究,得到了结构丰富的甲醇Raman光谱,并对其进行了谱线归属。为了能够检测出食用酒精中的甲醇,进行了甲醇、乙醇混合溶液的Raman光谱研究,将2848.0cm-1处的Raman散射峰确定为甲醇的灵敏指纹谱线,将875.8 cm-1和1283.9 cm-1确定为乙醇的灵敏指纹谱线;二者的灵敏指纹谱线Raman散射强度随甲醇浓度的改变呈现相反的变化趋势。所得结果不仅为食用酒精中甲醇的检测提供了一种有效的方法,也为后续研究甲醇放电等离子体分解制氢过程奠定了基础。
在上述研究的基础上,采用色散荧光光谱方法,分别对甲醇介质阻挡放电和负脉冲流光放电等离子体制氢过程进行了实验研究,得到了两种放电模式下的色散荧光光谱,通过对谱线的归属,确定了甲醇放电等离子体分解的主要产物粒子为CO、H和OH。研究发现,当其它实验条件一定时,由于介质阻挡放电具有放电稳定和利于提高注入功率的特点,更有利于提高甲醇制氢的产额。CO和Hα的荧光辐射强度标志着甲醇的分解程度和转化效率,本文对CO和Hα的荧光辐射强度随放电时间和放电电压的变化进行了实验测量。结果表明,在放电初期,CO和Hα的荧光辐射强度随放电时间急剧增强,随后二者荧光辐射强度变缓并趋近于某一稳定值;在合适的驱动电压范围内,二者的荧光辐射强度均随放电电压的升高而增强。根据实验所得色散荧光光谱中CO分子的跃迁谱线,拟和出了CO分子A1Л态的振动常数。在对等离子体参数测量中,根据H。和Hβ谱线的相对荧光强度,计算得到了甲醇放电等离子体的电子激发温度。当其它实验条件一定时,介质阻挡放电的平均电子激发温度随放电电压的升高呈下降趋势。原因可能来自于放电等离子体颈缩。
本文所得结果为食用酒精中甲醇的检测、甲醇放电等离子体制氢动力学过程的研究以及制氢产率的提高具有重要的参考价值。